LV14088B - Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens - Google Patents

Description

Izgudrojuma apraksts

Izgudrojums attiecas uz vides aizsardzību, konkrētāk - uz ūdenstilpņu smilšaino krastu kāpu atjaunošanu pēc vētru postījumiem un to nostiprināšanu.

Zināmā tehnikas līmeņa analīze

Smilšaino krastu saglabāšanas un atjaunošanas problēmas, pieredze un perspektīvas ir apkopotas un vispusīgi analizētas G. Eberharda grāmatā Latvijas jūras krasti, LU, Rīga, 2003, kur uzsvērts, ka smilšaino krastu aizsardzībā noteicoša loma ir priekškāpas saglabāšanai un atjaunošanai vecajā vietā, ja tā ir vētrās noskalota. Erodēto priekšpkāpu nereti atjauno, mehāniski pārvietojot smiltis ar tehnikas palīdzību. Šāds paņēmiens aprakstīts minētās G. Eberharda grāmatas

5.8.3. nodaļā un parādīts 170. attēlā 219. lpp.

Plaši pazīstams ir arī priekškāpas dabiskais atjaunošanas paņēmiens, mehāniski nostiprinot puteņsmiltis un ar dažādiem šķēršļiem panākot vēja ātruma samazināšanos zemes virskārtas tuvumā tiktāl, lai tas vairs nevarētu smilšu graudiņus pārvietot. Viens no vecākajiem puteņsmilšu nostiprināšanas paņēmieniem ir vēja ātruma samazināšana ar žogu palīdzību, īpaši ar 0,3 līdz 0,5 m zemu žodziņu palīdzību. Tos izveido no smiltīs iedzītiem un ar žagariem apvītiem mietiņiem, ar smiltīs iespraustiem salmiem vai niedrēm u.tml. Kad smiltis ir saputinātas līdz augšai, tiek ierīkots jauns žodziņš, un kāpa aug augstāk. To pašu panāk ar dažādu piemērotu zāļu un krūmu stādīšanu, tad atjaunotā priekškāpa tiek arī daļēji nostiprināta ar sakņu sistēmu. Šī pieredze apkopota M. Buša grāmatā Latvijas kāpu smiltāji un to apmežošana”, LVI, Rīga, 1960, no 83. līdz 87. lpp.

Priekškāpas nostiprināšanai pludmalē izmanto arī šķembu-akmeņu, dažādu bloku un citu materiālu krāvumus, kā ari izbūvē dažādu konstrukciju aizsargsienas. Tās ir klasificētas grāmatas CMHpHOBa Τ. Γ. h ņp. „Eepero3amHTHi.ie coopyn<eHHa” 4. nodaļā un tabulā 130. lpp, kas izdota Maskavā

2002. gadā.

Ne šajā ne citā literatūras avotā, tai skaitā spēkā esošo patentu klāstā, nav atrodamas aizsargbūvju konstrukcijas, kas vienlaicīgi var arī stimulēt dabīgu priekškāpas atjaunošanos.

Izgudrojuma mērķis, būtība un detalizēts izklāsts

Izgudrojuma mērķis ir apvienot vienā paņēmienā dabīga priekškāpas augšanas procesa stimulēšanu ar kāpas aizsargbūves izveidošanu no videi draudzīgiem materiāliem bez smagās tehnikas pielietošanas. Piedāvātais paņēmiens attiecas uz konstruktīvām sistēmām, kas tiek izveidotas slīpas velvētas aizsargsienas veidā uz gabionu pamatiem ar smiltis necaurlaidošu ģeotekstila aizsargslāni kāpas pusē. Siena tiek būvēta no neliela izmēra saāķējamiem blokiem pa 30 līdz 50 cm augstām joslām, pie kam laika intervāls līdz katras nākošās joslas izbūvei ir pietiekams, lai jūras vējš aiz uzbūvētās aizsargsienas slāņa saputinātu smiltis līdz tā augšai.

Vēlamais rezultāts tiek sasniegts, aizsargienas būvēšanai izmantojot saāķējamus blokus 1 (zīm.l), kuru izmēru limitē to svars, kuram nevajadzētu būt lielākam par normatīvajos aktos noteikto vienam cilvēkam celšanai pieļaujamo smagumu, lai sienu varētu izbūvēt bez smagās tehnikas pielietošanas ar roku spēku. Virsskatā blokiem ir taisnstūra vai nedaudz trapecveidīga forma, kas piemērota arku izbūvēšanai. Sānskatā blokiem ir stilizēta cipara „1” forma ar izcilni 4 apakšā un gropi 5 augšā. Gan izcilnim, gan gropei vienā pusē ir āķveidīgs izvirzījums 6, kas nodrošina to, ka celtniecības procesā katras arkas visi bloki tiek saāķēti ar augšējās un apkšējās arkas blokiem un palīdz blokus un arkas pareizi orientēt un efektīvi monolitizēt šuves. Gropes platums Bl pārsniedz izciļņa platumu B2 tik daudz, ka tiek izpildītas sekojošas prasības:

- blokus var saāķēt, liekot vienu uz otra no augšas, spraugā starp gropes un izciļņa āķveidīgajiem izvirzījumiem vajadzības gadījumā var iestrādāt armatūru,

- velves veidojošo vienāda rādiusa augstāk izvietoto visu arku bloku izciļņi ietilpst zemāk izvietoto arku bloku gropēs,

- velvētās sienas sagāzuma leņķis izveidojas pēc iespējas tuvāks kāpas smilšu dabīgā biruma leņķim,

- no vienādiem blokiem var izveidot pēc iespējas vairāku (vislabāk - visu) rādiusu arkas, kādas nepieciešamas aizsargsienas velvju un impostu izbūvei;

- bloki 1 ir izgatavojami no dabīgi salturīga videi draudzīga materiāla, kāds ir, piemēram, Latvijas patentā Nr.13144 aprakstītais blietētais betons.

Galvenie izgudrojuma realizācijas faktori ir sekojoši:

1) No vienādiem (vai minimāla modifikāciju skaita) saāķējamiem blokiem (zīm.l) uz gabionu pamatiem 2 (zīm.2) pa joslām J tiek būvēta velvēta aizsargsiena ar sagāzuma leņķi β, kas iespējami tuvs kāpas smilšu dabīgā biruma leņķim. Siena tiek izbūvēta, kā parādīts zīm.3, virknējot vienāda konstruktīvā izpildījuma un vajadzīgā augstuma pamatmezglus M un pagrieziena mezglus P uz sienas garenass O, kas profilēta atbilstoši atjaunojamās kāpas ainaviskajai līnijai. Sienas pamatmezgls P ir slīpa cilindriska velve ar viļņus slāpējošu pakāpienveidīgu virsu ar vienādu laidumu L un rādiusu R visā velves garumā, kura balstās uz impostiem I. Pagrieziena mezglu P var raksturot kā uz pusēm pa kori pārgrieztu pamatmezgla cilindrisko velvi, pie kam iegūtās pusvelves C/2 ir pagrieztas ap apakšējās velvi veidojošās arkas centru par aizsargsienas garenass lauzuma leņķa α papildleņķi 180-a un koniskas velves segments K ir iebūvēts atvērumā starp pagrieztajām pusvelvēm.

2) Cilindriskās velves (zīm.3) tiek būvētas no vienāda rādiusa R horizontālām arkām A, kas parādītas zīm.2, pa 30 līdz 50 cm augstām joslām J, pie kam katra augstākstāvošā arka attiecībā pret apakšējo tiek nobīdīta uz kāpas pusi par lielumu N, kas nodrošina kāpas smilšu dabīgam biruma leņķim pēc iespējas tuvāku velves sagāzuma leņķi β. Katras augstākstāvošās arkas visu bloku 1 izciļņi 4 tiek ievietoti apakšējās arkas bloku gropēs 5, un visas šuves starp blokiem gan arkās gan starp arkām tiek aizpildītas ar betona javu, pie kam bloku šuves 7 arkās tiek savstarpēji nobīdītas (zīm.3) līdzīgi kā ķieģeļu mūrī. Pagrieziena mezgla koniskās velves segments tiek izbūvēts no tiem pašiem blokiem 1 pēc tiem pašiem principiem kā cilindriskā velve, tikai no dažāda rādiusa arkām, pie kam apakšējās arkas rādiuss R (zīm.3) ir tāds pats kā cilindriskajai velvei, bet katras augstākstāvošās arkas rādiuss r ir mazāks par apakšējās arkas rādiusu R par lielumu N (zīm.2). Impostus I veido kā divas kopā savāztas pretēja izliekuma cilindriskas velves, kuras tāpat pa joslām tik izbūvētas no vienādām horizontālām saāķējamu bloku arkām, lēcveida formas telpu starp tām monolitizējot ar betona javu 8.

3) Aizsargsiena (zīm.2) tiek izbūvēta uz gabionu pamatiem 2 uz kāpai tuvākās gabionu malas. Gabionu pamati uz ūdenstilpnes pusi tiek izveidoti tik daudz platāki par aizsargsienas biezumu, lai gabionu mala 2-1 varētu brīvi noliekties uz vagas V pusi (zīm.8), kuru vētra pie pamatiem izskalos, un droši pasargātu grunti zem sienas no izskalošanas. Tā kā aizsargsienas sagāzuma leņķis tiek veidots tuvs kāpas smilšu dabīgam biruma leņķim, tad grunts spiediens uz velvi no apakšas ir minimāls. Savukārt viļņu triecienspēks aizsargsienas velvēs rada tikai spiedes spriedzi, tādēļ aizsargsiena nav jāarmē, un tā var tikt veidota no nearmētiem neliela izmēra blokiem un ar racionālu materiālu patēriņu. Atsevišķos gadījumos, piemēram, kad aizsargsienas sagāzuma leņķis atšķiras no smilšu dabīgā biruma leņķa, velvēs var parādīties arī stiepes spriegumi. Tad bloku saāķēšanās vietās starp arkām var iestrādāt armatūru 9 (zīm.2). Velvju balstbīde savstarpēji izlīdzinās impostos, vienīgi sienas galējos velvju laidumos būs nepieciešams iebūvēt savilces starp impostiem.

Aizsargi ēnas izbūvēšana notiek, secīgi veicot sekojošas darbības:

- Liedaga smiltīs pa projektēto līniju līdz jūras līmeņa atzīmei 0,00 (skat. zīm.4) tiek izrakta gultne pamatiem 10. Ja siena tiek būvēta upes grīvas tiešā tuvumā, tad iespējams izrakt tikai nelielu grāvīti un, novirzot straumi uz to, upe pati izskalos pamatu ierīkošanai piemērotu gultni;

- Pirms pašas gabionu pamatu ierīkošanas gultne 11 vēl nedaudz tiek padziļināta (zīm.5) ar tādu aprēķinu, lai pēc nosēšanās slapjajās smiltīs gabionu augša būtu uz jūras līmeņa atzīmes;

- Uz kāpai tuvākās gabionu malas tiek uzstrādāta betona izlīdzinošā kārta 12 (zīm.2), un uz tās ar betona javu uzmūrē slīpās velvētās aizsargsienas pirmās pāris arkas A (zīm.3) jeb pirmo aizsargsienas joslu J (zīm.6). Atkarībā no dabas faktoru kompleksa katrai vietai izvēlas savu optimālo sienas joslas augstumu, aiz kāda vējš no ūdenstilpnes puses visefektīvāk akumulē smiltis. Būvējot arkas, blokus sabīda tā, lai tie saāķētos, un ar betona javu aizpilda visas vertikālās un horizontālās šuves un izveido stabilu betona korķi starp arku blokiem 13 (zīm.2). Aizpildot šuves ar betona javu, konstrukciju stabili monolitizē. Ja nepieciešams pēc aprēķiniem, tad starp bloku āķiveidīgajiem izvirzījumiem iestrādā armatūru 9. Starp betona izlīdzinošo slāni 12 (zīm.2) un pirmo arku iemūrē smiltis necaurlaidošas ģeotekstila loksnes 3 malu 14. Ģeotekstilu pirms iemūrēšana vēlams sakrokot, lai, sienai deformējoties, tas nesaplīstu;

- Tiek monolitizēti imposti, t.i., ar betonu 8 (zīm.3) aizpilda lēcveida formas tilpumu starp impostu velves veidojošajām arkām;

Ģeotekstilu, piebīdot smiltis no kāpas puses, piespiež (zīm.6) pie uzmūrētās sienas joslas 15;

- Tālāk ļauj strādāt vējam, lai tas no ūdenstilpnes puses aiz uzmūrētās sienas joslas līdz augšai saputinātu smiltis S (zīm.7). Šo procesu var paātrināt, saberot smiltis aiz sienas. Tas jādara arī tad, ja liedagā ir smilšu deficīts;

- Vairākas reizes atkārtojot iepriekš aprakstītās darbības, aizsargsiena un līdz ar to kāpa tiek uzaudzēta līdz projektētajai atzīmei H (zīm.8);

- Sienas bojājumi tiek viegli izlaboti, uzmūrējot no tiem pašiem saāķējamaiem blokiem remonta slāni R ar ģeotekstilu 3 zem tā (zīm.9).

Claims (12)

1. Pretenzijas

   1. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens no videi draudzīgiem materiāliem bez smagās tehnikas izmantošanas, kas ietver sekojošus soļus:

   - pamatu gultnes izrakšana vai izskalošana līdz jūras līmeņa atzīmei,

   - lokanu gabionu pamatu ar augšas atzīmi uz jūras līmeņa ierīkošana,

   - slīpas, uz priekškāpas smiltīm guļošas, velvētas aizsargsienas ar smiltis necaurlaidīgu ģeotekstilu kāpas pusē pakāpeniska izbūvēšana pa joslām, ļaujot pirms katras nākamās joslas izbūvēšanas vējam no ūdenstilpnes puses saputināt smiltis aiz uzmūrētās joslas līdz augšai.
2. 2. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar 1. pretenziju, kas raksturīgs ar to, ka pamati aizsargsienai tiek veidoti no gabioniem, kuri uz ūdenstilpnes pusi ir tik daudz platāki par aizsargsienas biezumu, lai gabionu mala varētu brīvi noliekties uz vagas pusi, kuru vētra izskalos pie pamatiem, un droši aizsargātu grunti zem aizsargsienas no izskalošanas.
3. 3. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju, kas raksturīgas ar to, ka uz kāpai tuvākās gabionu pamatu malas tiek izbūvēta uz kāpas pusi sagāzta velvēta aizsargsiena ar sagāzuma leņķi, kas pēc iespējas tuvs kāpas smilšu dabīgā biruma leņķim, virknējot gar sienas garenasi, kas profilēta atbilstoši atjaunojamās kāpas ainaviskajai līnijai, vienāda konstruktīvā izpildījuma pamatmezglus un pagrieziena mezglus, pie kam pamatmezgls ir uz kāpas pusi sagāzta cilindriskā velve ar viļņus slāpējošu pakāpienveidīgu virsu, kas balstās uz divu pretēja izliekuma savāztu velvju ar monolīta betona aizpildījumu starp tām veidotiem impostiem un guļ uz atjaunojamās priekškāpas smiltīm, savukārt pagrieziena mezgla konstrukciju var raksturot kā pa kori uz pusēm pārgrieztu pamatmezgla cilindrisko velvi, pie kam pagrieziena mezgls tiek veidots, izveidojušās pusvelves pagriežot kopā ar impostiem ap velvi veidojošās apakšējās arkas centru vajadzīgā leņķī un koniskas velves segmentus iebūvējot pārrāvumā starp pusvelvēm.
4. 4. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 3. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka velvētā siena tiek izbūvēta ar racionālu materiāla patēriņu bez armējuma, pie kam sienas sagāzuma leņķis tiek izvēlēts iespējami tuvs atjaunojamās priekškāpas smilšu dabīgajam biruma leņķim, kas ļauj samazināt līdz minimumam grunts spiedienu uz velvēm no apakšas un nodrošina to, ka viļņu trieciena spēks rada velvēs tikai spiedes spriegumus, pie kam velvju balstbīde starp blakus esošajiem mezgliem savstarpēji izlīdzinās impostos, kā rezultātā vienīgi aizsargsienas galējos mezglos starp impostiem ir nepieciešams iebūvēt savilces.
5. 5. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 4. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka visas aizsargsienu veidojošās velves - gan cilindriskās, gan koniskās, gan impostu velves - tiek izveidotas no vienādiem (vai minimāla modifikāciju skaita) saāķējamiem blokiem, izbūvējot vienu virs otras horizontālas arkas ar augšējās arkas tik lielu nobīdi uz kāpas pusi attiecībā pret apakšējo, lai veidotos vajadzīgais velves sagāzuma leņķis, pie kam tiek nodrošināts, ka augšējās velves visu bloku izciļņi ietilpst apakšējās arkas bloku gropēs, bloku šuves līdzās esošajām arkām ir savstarpēji nobīdītas, un visas horizontālās un vertikālās šuves ir aizpildītas ar betona javu, pie kam cilindrisko velvju arkām visā velves augstumā ir vienāds rādiuss un laidums, bet konisko velvi veidojošām arkām katras augšējās arkas rādiuss ir mazāks nekā apakšējai arkai.
6. 6. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 5. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka aizsargsiena tiek izbūvēta no saāķējamiem blokiem, kuru izmēru limitē to svars, kas nav lielāks par normatīvajos aktos noteikto vienam cilvēkam celšanai pieļaujamo smagumu, pie kam: virsskatā blokiem ir taisnstūra vai nedaudz trapecveidīga forma, kas piemērota arku izbūvēšanai; sānskatā blokiem ir stilizēta cipara „1” forma ar izcilni apakšā un gropi augšā, pie tam gan izcilnim, gan gropei vienā pusē ir āķveidaīgs izvirzījums, kas nodrošina bloku saāķēšanos, kad tie tiek nolikti viens uz otra tā, ka augšējā bloka izvirzījums ietilpst apakšējā bloka gropē un augšējais bloks tiek nobīdīts uz kāpas pusi; bloka gropes platums pārsniedz izciļņa platumu tik daudz, ka tiek izpildītas sekojošas prasības:

   - blokus var saāķēt, kad tie tiek uzlikti viens uz otra no augšas,

   - spraugā starp gropes un izciļņa āķveidīgajiem izvirzījumiem nepieciešamības gadījumā var iestrādāt armatūru,

   - aizsargsienas izbūvei nepieciešamo dažāda izliekuma arku visu augstāk izvietoto arku visu bloku izciļņi ietilpst zemāk izvietoto arku bloku gropēs,

   - pēc iespējas no mazāka bloku modifikāciju skaita, bet ideālā gadījumā no vienādiem blokiem, var izbūvēt visas arkas, kādas nepieciešamsa aizsargsienas velvju un impostu izbūvei,

   - no blokiem izbūvētās velvētās sienas sagāzuma leņķi var izveidot pēc iespējas tuvu kāpas smilšu dabīgā biruma leņķim.
7. 7. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 6. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka saāķējamie bloki tiek izgatavoti no nearmēta ekoloģiski tīra un dabīgi salturīga būvmateriāla, kāds ir, piemēram, Latvijas patentā Nr. 13144 aprakstītais blietētais betons.
8. 8. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 7. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka sagāztā velvētā aizsargsiena tiek būvēta pa joslām no nedaudzām arkām vienā paņēmienā, pēc katras joslas uzbūvēšanas atļaujot vējam saputināt smiltis aiz tās līdz augšai, pie tam: atkarībā no dabas faktoru kompleksa katrai vietai tiek izvēlēts savs optimālais sienas joslas augstums, aiz kādas jūras vējš visefektīgāk akumulē smiltis; nākošā aizsargsienas josla tiek būvēta uz iepriekšējās pēc tam, kad smiltis aiz uzmūrētās joslas ir akumulētas līdz tās augšai, un tādā veidā, būvējot joslu pēc joslas, tiek uzmūrēta aizsargsiena un ataudzēta priekškāpa līdz projektētai atzīmei.
9. 9. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 8. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka starp katru uzbūvēto aizsargsienas joslu un nākošo, tāpat starp gabionu pamatiem un pirmo joslu kāpas pusē, tiek iemūrēta smiltis necaurlaidīga ģeotekstila (vēlams sakrokota, lai tas nesaplīstu, sienai deformējoties) loksnes mala, un loksne tie izvēlēta tik plata, lai pēc tās piespiešanas pie sienas vēl paliktu uz sienas augšējās plaknes uzlokāma mala.
10. 10. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 9. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka slīpā aizsargsiena lokāla bojājuma gadījumā tiek remontēta, virs bojātā aizsargsienas posma uzmūrējot remontslāni no iepriekš aprakstītajiem saāķējamajiem blokiem, zem remontslāņa izvietojot ģeotekstila slāni.
11. 11. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 1. līdz 10. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka slīpo velvēto aizsargsienu uz lokaniem gabionu pamatiem veido, izpildot vismaz vienu no sekojošām darbībām:

    - to izveido dažādā biezumā, būvējot velvi no vairākiem slāņiem,

    - to armē, iestrādājot armatūru starp velvi veidojošo arku bloku saāķējamajiem izvirzījumiem,

    - to izbūvē no liela izmēra blokiem vai no manolīta betona, ja smagās tehnikas pielietošanu pieļauj krasta izmantošanas noteikumi,

    - nākošo joslu izbūvē, negaidot, kamēr vējš sanes smiltis aiz uzbūvētās joslas, bet saberot vai uzskalojot tās, ja aizsargsiena jāuzbūvē ātri vai ja liedagā nav pietiekama smišu krājum u.tml.,

    - to uzbūvē vienā paņēmienā, bet nevis pa joslām,

    - to izbūvē ne tikai smilšainās gruntīs, bet arī citās krasta gruntīs.
12. 12. Smilšaino krastu priekškāpas atjaunošanas un aizsardzības paņēmiens saskaņā ar jebkuru no 6. līdz 11. pretenzijai, kas raksturīgs ar to, ka minētajiem saāķējamajiem blokiem virsskatā ir taisnstūrveida vai nedaudz trapecveidīga forma, bet sānskatā - stilizēta cipara „1” forma ar izcilni apakšā bloka vienā galā visā bloka platumā un platāku par izcilni gropi augšā bloka vidusdaļā, arī visā bloka platumā, pie kam gan izciļņa tajā malā, kas tālāk no bloka gala, gan gropes tajā malā, kas tālāk no tā paša bloka gala, visā bloka platumā ir āķveidīgi šķērsvirzina izvirzījumi, kuri nodrošina bloku saāķēšanos, kad tie, vienādi orientējot, tiek uzlikti viens uz otra tā, ka augšējā bloka izcilnis tiek ievietots apakšējā bloka gropē, augšējo bloku maksimāli nobīdot virzienā prom no apakšējā bloka izciļņa